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1、电容式接近开关使用物位检测2024/9/62最最聪明的水明的水龙头：电容式感容式感应式式2024/9/63振振荡电路路感感应电极极被被测物体物体二、相关知二、相关知识1.什么是什么是电容式接近开关容式接近开关 2024/9/64 这种开关的种开关的测量通常是构成量通常是构成电容器的一个极容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在个外壳在测量量过程中通常是接地或与程中通常是接地或与设备的机壳相的机壳相连接。接。当有物体移向接近开关当有物体移向接近开关时，不，不论它是否它是否为导体，体，由于它的接近，由于它的接近，总要使要使电容的介容的介电常数常数发生生变化
2、，从而使化，从而使电容量容量发生生变化，使得和化，使得和测量量头相相连的的电路状路状态也随之也随之发生生变化，由此便可控制化，由此便可控制开关的接通或断开。开关的接通或断开。这种接近开关种接近开关检测的的对象，象，不限于不限于导体，可以体，可以绝缘的液体或粉状物等。的液体或粉状物等。2024/9/65 被被检测物体可以是物体可以是导电体、介体、介质损耗耗较大的大的绝缘体、含水的物体（例如体、含水的物体（例如饲料、人料、人体等）体等） ；可以是接地的，也可以是不接地；可以是接地的，也可以是不接地的。的。 调节接近开关尾部的灵敏度接近开关尾部的灵敏度调节电位位器，可以根据被器，可以根据被测物不同来
3、改物不同来改变动作距离。作距离。 2024/9/66电容式接近开关外形容式接近开关外形齐平式平式非非齐平式平式2024/9/67非非齐平式平式接近开关的安装接近开关的安装 非非齐平式安装平式安装时，传感器高于安感器高于安装支架，易装支架，易损坏。坏。2024/9/68全密封防水式全密封防水式远距离式（大量程）距离式（大量程）2024/9/692024/9/6102 工作原理2024/9/611 电容式容式传感器的感感器的感应面由两个同面由两个同轴金属金属电极构成，极构成，很像很像“打开的打开的”电容容电极，极，该两个两个电极构成一个极构成一个电容，容，串接在串接在RCRC振振荡回路内。回路内。
4、 当一个目当一个目标朝着朝着电容器的容器的电极靠近极靠近时，电容器的容容器的容量增加。通量增加。通过后极后极电路的路的处理，将停振和振理，将停振和振荡两种信两种信号号转换成开关信号，从而起到了成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的有无物体存在的目的。目的。该传感器能感器能检测到金属物体，也能到金属物体，也能检测到非金到非金属物体，属物体，对金属物体可金属物体可获得最大的得最大的动力作距离，力作距离，对非非金属物体金属物体动作距离决定于材料的介作距离决定于材料的介电常数常数。分析原理：2024/9/612三、相关技能三、相关技能（一）如何提高（一）如何提高电容式容式传感器的精度感器的精度1 1
5、、温度、温度对结构尺寸的影响及解决方法构尺寸的影响及解决方法2 2、电容容电场的的边缘效效应 3 3、寄生、寄生电容的影响容的影响 实际中存在的中存在的问题及解决方法及解决方法2024/9/6131 1、温度、温度对结构尺寸的影响及解决方法构尺寸的影响及解决方法 环境温度的改境温度的改变将引将引起起电容式容式传感器各部分零感器各部分零件几何尺寸和相互件几何尺寸和相互间几何几何位置的位置的变化，从化，从产生附加生附加电容容变化。而化。而产生附加生附加电容容变化。尤其化。尤其对于于变间隙隙型型电容容传感其极板感其极板间距距仅为几十微米至几百微米，几十微米至几百微米，温度引起的尺寸相温度引起的尺寸相
6、对变化化就可能相当大，从而造成就可能相当大，从而造成很大的特性温很大的特性温误差差 动极板极板定极板定极板绝缘材料材料2024/9/6142 2、温度、温度对结构尺寸的影响及解决方法构尺寸的影响及解决方法由上式可见，在设计电容传感器时，应首先根据合理的初始电容量决定间隙d0，然后根据材料的线膨胀系数适当地选择h1和h2，以尽量满足上式的温度补偿条件。1、选用温度膨胀系数小、几何尺寸稳定的材料。（陶瓷、铁镍合金）2、采用差动对称结构。3、在测量电路中加以补偿。 2024/9/6152 2、电容容电场的的边缘效效应 理想条件下，平行板理想条件下，平行板电容容器的器的电场均匀分布于两极板相均匀分布于
7、两极板相互覆盖的空互覆盖的空间，但，但实际上，在上，在极板的极板的边缘附近，附近，电场分布是分布是不均匀的，从而使不均匀的，从而使电容的容的实际计算公式算公式变得相当复得相当复杂。这种种电场的的边缘效效应相当于相当于传感器感器并并联了一个附加了一个附加电容，其容，其结果果使使传感器的灵敏度下降和非感器的灵敏度下降和非线性增加。性增加。 2024/9/6162 2、电容容电场的的边缘效效应解决方法：解决方法：1首首先先应增增大大电容容器器的的初初始始电容容量量，即增大极板面即增大极板面积和减小极板和减小极板间距。距。2加装等位加装等位环。如如图所示，在极板所示，在极板A的同一平面内加的同一平面内
8、加一个同心一个同心环面面G。A和和G在在电气上相互气上相互绝缘，二者之，二者之间的的间隙越小越好。隙越小越好。这就可使就可使A、B间的的电场接近理想的均匀接近理想的均匀分布了。加装等位分布了。加装等位环的的电容器有三个容器有三个端子端子A、B、G。 2024/9/617 3 3、寄生、寄生电容的影响容的影响 我我们知知道道，任任何何两两个个导体体之之间均均可可构构成成电容容联系系。电容容式式传感感器器除除了了极极板板间的的电容容外外，极极板板还可可能能与与周周围物物体体(包包括括仪器器中中的的各种元件甚至人体各种元件甚至人体)之之间产生生电容容联系，系，这种种电容称容称为寄生寄生电容。容。由由
9、于于传感感器器本本身身电容容很很小小，所所以以寄寄生生电容容可可能能使使传感感器器电容容量量发生生明明显改改变；而而且且寄寄生生电容容极极不不稳定定，从从而而导致致传感感器器特特性性的不的不稳定，定，对传感器感器产生生严重干重干扰。解决方法：解决方法：1、静静电屏屏蔽蔽。（即即将将电容容器器极极板板放放置置在在金金属属壳壳体体内内，并并将将壳壳体体良好接地。）良好接地。）2、引出、引出线也必也必须用屏蔽用屏蔽线，且屏蔽，且屏蔽线外外3、采采用用驱动电缆技技术，也也称称双双层屏屏蔽蔽等等电位位传输技技术。将将电极极引出引出线进行内外双行内外双层屏蔽屏蔽2024/9/618（二）典型工（二）典型工业用接近开关用接近开关图4-16 CLG4-16 CLG型型M1870M1870电容式接近开关外型容式接近开关外型图2024/9/619电容式接近开关在液位容式接近开关在液位测量控制中的使用量控制中的使用2024/9/620 电容式接近开关在物位容式接近开关在物位测量控制量控制中的使用演示中的使用演示2024/9/621不同材料的非金属不同材料的非金属检测物物对电容式接容式接近开关近开关动作距离的影响作距离的影响
